DD149744A1 - COMPARATOR FOR SWITCHING TO DIFFERENT COMBINED LINES - Google Patents
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Abstract
In einer Schaltung zur automatischen Dynamik-Kompression und -Expansion ist ein steuerbarer Verstaerker mit einem Stellglied zur Aenderung der Verstaerkung der Nutzsignale und ein zweiter steuerbarer Verstaerker mit einem gleichartigen Stellglied und einem nachgeschalteten Schwellwertgleichrichter zur Erzeugung einer Steuergleichspannung angeordnet. Durch das Stellglied werden alle Frequenzanteile des Nutzsignals im gleichen Verhaeltnis zueinander beeinfluszt. Ferner ist im Signalweg fuer die Nutzsignale ein Filter mit fester Grenzfrequenz vorhanden, das bei Expansion als Tiefpasz eine De-Emphase der mittleren und hohen Frequenzanteile und bei Kompression durch inversen Betrieb eine komplementaere Pre-Emphase bewirkt. Mit dieser Schaltung arbeitet der Kompander als Breitbandsystem. Zur Umschaltung auf eine andere Kompander-Kennlinie, bei der nur die hohen Frequenzen behandelt werden, wird das im Signalweg angeordnete Stellglied als steuerbarer Hochpasz umgeschaltet. Seine Grenzfrequenz liegt in der Groeszenanordnung der Grenzfrequenz d.Tiefpasses. Der steuerbare Hochpasz wird durch denselben Steuerspannungserzeuger gesteuert. Durch Ueberlagerung des Hochpasz- und des Tiefpaszverhaltens der beiden Filter ergibt sich eine Charakteristik, bei der nur die mittleren und hohen Frequenzen eines Nutzsignals behandelt werden. Dabei wird ein Uebertragungsverhalten aehnlich dem von Sliding-Band-Kompandern erreicht.In a circuit for automatic dynamic compression and expansion, a controllable amplifier is arranged with an actuator for changing the amplification of the useful signals and a second controllable amplifier with a similar actuator and a downstream threshold rectifier for generating a DC control voltage. By the actuator all frequency components of the useful signal in the same ratio are beeindrückzt each other. Furthermore, in the signal path for the useful signals, a filter with a fixed cut-off frequency is present, which causes a de-emphasis of the middle and high frequency components when expanded as Tiefpasz and a complementary Pre-emphasis in compression by inverse operation. With this circuit the compander works as a broadband system. To switch to another Kompander characteristic, in which only the high frequencies are treated, the arranged in the signal path actuator is switched as a controllable Hochpasz. Its cutoff frequency lies in the large-scale arrangement of the cut-off frequency d.Laßpasses. The controllable high-pass is controlled by the same control voltage generator. By superimposing the high-pass and the low-pass behavior of the two filters, a characteristic results in which only the middle and high frequencies of a useful signal are treated. In doing so, a transfer behavior similar to that of sliding band companders is achieved.
Description
Kompander zur Umschaltung auf unterschiedliche KompanderkennlinienCompander for switching to different compander characteristics
Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur automatischen Dynamik-Kompression und/oder -Expansion mit einem Stellglied zur Veränderung dos Ubertragungsmaßes in einem Nutzsignalv/eg und einem v/eiteren gleichartigen Stellglied zur Veränderung des Übertragungsmaßes in einem Zv/eigweg, der zur Gewinnung einer Steuerspannung dient, die den Steuereingängen der im llutzsignalweg und im Zv/eigv/eg liegenden Stellglieder zugeführt ist, und mit einer Tiefpaßschaltung, die mit dem im Nutzsignalweg liegenden Stellglied verbunden ist·The invention relates to a circuit for automatic dynamic compression and / or expansion with an actuator for modifying the Übertragungsmaßes in a Nutzsignalv / eg and v / eiteren similar actuator for changing the transmission measure in a Zv / eigweg, which serves to obtain a control voltage which is fed to the control inputs of the actuators located in the signal path and in the control element, and to a low-pass circuit which is connected to the actuator lying in the useful signal path.
Das Blockschaltbild eines Kompander ist in dem Aufsatz "Der Telefunken-Kompander" in der Zeitschrift "Rundfunktechnische Mitteilungen", Jahrgang 22 (1978), Heft 2, Bild 13 dargestellt und in Abschnitt 4·2· beschrieben. Da dieser Kompander eine breitbandige Bearbeitung der Signale vornimmt, ist eine kompatible Wiedergabe von Aufzeichnungen, die z· B. mit einem Kompressor nach dem Sliding-Band-Verfahren durchgeführt v/urden, nicht möglich· Zwar könnte zur Aufnahme und Wiedergabe von NF-Darbietungen nach diesem Verfahren eine völlige Umschaltung des Kompanders vorgenommen werden, so daß die für ein bekanntes Sliding-Band-Verfohren eingeführten Parameter exakt eingehalten werden; diese Umschaltung wäre aber zu aufwendig·The block diagram of a compander is in the essay "The Telefunken compander" in the magazine "Rundfunktechnische Mitteilungen", vintage 22 (1978), No. 2, Figure 13 and described in Section 4 · 2 ·. Since this compander performs a broadband processing of the signals, a compatible reproduction of recordings, which are carried out with a compressor using the sliding-band method, for example, is not possible. It would certainly be possible to record and reproduce audio-visual performances a complete switchover of the compander are made by this method, so that the parameters introduced for a known sliding band entangling are exactly maintained; this switching would be too expensive ·
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Ziel der Erfindung ist es, einen Kompander zur Umschaltung auf unterschiedliche Kompanderkennlinien zu schaffen, bei dem die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik vermieden v/erden·The aim of the invention is to provide a compander for switching to different compander characteristics, in which the aforementioned disadvantages of the prior art are avoided.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine einfache, möglichst wenig abgewandelte Schaltung anzugeben, die die Sliding-Band-Parameter so genau nachbildet, daß die verbleibenden Abweichungen physiologisch nicht bemerkt werden können»The invention is therefore based on the object to provide a simple, as little as possible modified circuit, which simulates the sliding band parameters so accurately that the remaining deviations can not be physiologically noticed »
Erfindungsgemuß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das im Nutzsignalweg liegende Stellglied аіз steuerbarer Hochpaß geschaltet ist und daß seine Grensfrequenz in der Größenordnung der Grenzfrequenz der Tiefpaßcchaltung liegt. Zur Umschaltung von der Kennlinie eines Breitbandkompanders auf die Kennlinie eines Sliding-Band-Kompanders ist da3 im üutzsignalweg liegende Stellglied in einen steuerbaren Hochpaß umschaltbar. Der Hochpaß ist durch eine Serienkapazität zu dem Stellglied gebildet· Die Hochpaßfunktion für tiefe Frequenzen v/ird durch einen Parallelwiderstand zu dem Stellglied und der Kapazität begrenzt. Die Grenzfrequenz der Tiefpaß3chaltung v/ird durch eine zusätzliche Parallelkapazität zu der bereits vorhandenen Kapazität verringert« Derselbe Steuersparmungserzeuger dient in beiden Betriebsarten zur Steuerung de3 im Nutzsignalweg liegenden Stellgliedes·According to the invention, the object is achieved in that the actuator lying in the Nutzsignalweg is switched to controllable high-pass filter and that its grating frequency is in the order of the cutoff frequency of the Tiefpaßcchaltung. To switch from the characteristic of a broadband compander to the characteristic curve of a sliding-band compander, it is possible to switch the actuator located in the transmission signal path into a controllable high-pass filter. The high-pass filter is formed by a series capacitance to the actuator. The low-pass high-pass function is limited by a shunt resistor to the actuator and the capacitor. The cut-off frequency of the Tiefpaß3chaltung v / ird reduced by an additional parallel capacity to the already existing capacity «The same Steuerparmungserzeuger is used in both modes to control de3 lying in the Nutzsignalweg actuator ·
Bei der Erfindung werden in vorteilhafter Weise bereits vorhandene Verstärker, Stellglieder sowie frequenzabhängige Netzwerke mitbenutzt« Das Punktionoprinzip der erfindungsgemäßen Schaltung beruht im wesentlichen darauf, daß die Frequenzgangbeeinflussung einer '.Diefpaßschalv.mg mit festerIn the invention, already existing amplifiers, actuators and frequency-dependent networks are advantageously shared «The Punktionoprinzip of the circuit according to the invention is based essentially on the fact that the frequency response of a '.Diefpaßschalv.mg with fixed
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Grenzfrequenz durch ein steuerbares Hochpaßfilter mit veränderbarer Grenzfrequenz in Abhängigkeit von NutζSignalen teilweise kompensiert wird· Gegenüber einer exakten Behandlung der HP-Signale durch eine Sliding-Band-Schaltung bewirkt die erfindungagemäße Schaltung zwar eine Amplitudenverschiebung einzelner Spektralanteile; es hat sich aber gezeigt, daß .diese Übertragungsfehler in der Praxis nicht bemerkt v/erden· Im übrigen ist bei einer kritischen Beurteilung dieser Ubertragungsfehler zu berücksichtigen, daß auch eine exakt bemessene und aufgebaute Sliding-Band-Schaltung eine Amplitudenverschiebung der Spektralanteile bewirkt, wenn ein Llagnetbandcpeichergerät z· B· durch unterschiedliche Bandsorten einen Pegelfehler zwischen dem Kompressorausgangs- und dem Expandereingangssignal hervorruft»Cutoff frequency is partially compensated by a controllable high-pass filter with variable cut-off frequency as a function of NutζSignalen · Compared to an exact treatment of the HP signals by a sliding band circuit causes the erfindungagemäße circuit although an amplitude shift of individual spectral components; However, it has been shown that these transmission errors are not noticed in practice. Moreover, in a critical evaluation of these transmission errors, it must be taken into account that even a precisely dimensioned and constructed sliding-band circuit causes an amplitude shift of the spectral components if a magnetic tape storage device z · B causes a level error between the compressor output and expander input signals due to different tape types »
AusfÜIirunpjsbeiopiel A usfuirunpjsbeiopiel
Die Erfindung wird nun an Hand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, erläutert. Es wird zunächst die Betriebsart betrachtet, bei der die gekoppelten Schalter 13, 14 und 28 in der eingezeichneten Stellung liegen· In diesem Fall arbeitet die Schaltung als Breitbandkompander· Zur Bearbeitung der Nutzsignale im Sinne einer Kompression wird der Schalter 7 geschlossen· Der Weg für die Nutzsignale führt dann von einer Eingangsklernme 1 über den nichtinvertierenden Eingang 3 eines Verstärkers 2 zu dem Ausgang 5 des Verstärkers und v/eiter zu einer AuGgangsklemme 37, bei der die komprimierten Signale abgreifbar sind· Der Verstärker 2 ist von seinem Ausgang 5 auf seinen invertierenden Eingang 4 gegengekoppelt über die Reihenschaltung eines Dämpfungsgliedes 8, eines Hochpasses 9, eines steuerbaren Widerstandes 10, eines Inverters 16 (mit Eingang 17, Ausgang 18 und Gegenkopplungswiderstand 19), sowie einer Tiefpaßachaltung mitThe invention will now be explained with reference to an embodiment which is illustrated in the drawing. It is considered first the mode in which the coupled switches 13, 14 and 28 are in the position shown · In this case, the circuit operates as a broadband compander · To edit the useful signals in the sense of compression, the switch 7 is closed · The way for the Useful signals then leads from an input terminal 1 via the non-inverting input 3 of an amplifier 2 to the output 5 of the amplifier and to an output terminal 37 in which the compressed signals can be tapped. The amplifier 2 is connected from its output 5 to its inverting input 4 counter-coupled via the series connection of an attenuator 8, a high-pass filter 9, a controllable resistor 10, an inverter 16 (with input 17, output 18 and negative feedback resistor 19), and a Tiefpaßachaltung with
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dein !vertierenden Verstärker 21 · Zu der Tiefpaßschaltung gehören neben dem invertierenden Verstärker 21 mit dem Eingang 22 und dem Ausgang 23 die Widerstände 20, 24 und 25 und der Kondensator 26· Zur Gewinnung der Steuerspannung für das Stellglied 10 ist ein Zweigweg mit einem gleichartigen Stellglied 30 vorgesehen· Die komprimierten Signale werden dem Zweigweg vom Ausgang des Hochpa3ses 9 aus zugeführt und gelangen über eine invertierende Veretärkungsanordnung, die mit dem Widerstand 38, dem Verstärker 32 (mit Eingang 33 und Ausgang 34) und dem Stellglied 30 aufgebaut ist, und über einen Hochpaß 35 zu einem Gleichrichter 36· Die am Ausgang dieses Gleichrichters 36 abgreifbare Steuersparmuns wird Steuereinheiten 11 und 31 der Stellglieder 10 und 30 zugeführt· Da bei Kompression das dem Nutzsignalweg zugeordnete Stellglied 10 im Gegenkopplungsweg des Verstärkers 2 angeordnet ist und sowohl das Stellglied 10 als auch das Stellglied 31 in gleicher Weise angesteuert werden, wird die Dynamik eines an die Eingangsklemrae 1 angelegten Nutzsignals hinter dem Verstärker 2 auf den halben Dynamikwert und am Eingang des Gleichrichters 36 auf den Dynamikwert 0 dB geregelt·In addition to the inverting amplifier 21 with the input 22 and the output 23, the low-pass circuit also includes the resistors 20, 24 and 25 and the capacitor 26. For obtaining the control voltage for the actuator 10 is a branch path with a similar actuator The compressed signals are supplied to the branch path from the output of the high pass 9 and pass through an inverting amplifier arrangement which is constructed with the resistor 38, the amplifier 32 (with input 33 and output 34) and the actuator 30, and via a High-pass filter 35 to a rectifier 36 · The controllable at the output of this rectifier 36 Steuparmuns is supplied to control units 11 and 31 of the actuators 10 and 30 · Since the Nutzsignalweg associated actuator 10 is arranged in compression in the negative feedback path of the amplifier 2 and both the actuator 10 and in compression the actuator 31 is driven in the same way we The dynamic of a useful signal applied to the input terminal 1 is regulated to half the dynamic value behind the amplifier 2 and to the dynamic value 0 dB at the input of the rectifier 36.
Wird der Schalter 7 zur Umschaltung auf die Betriebsart "Expansion" geöffnet, so liegen die für die Betriebsart "Kompression11 im Gegenkopplungsv/eg angeordneten Schaltelemente nunmehr im Signalweg. Die expandierten Signale sind an einer Ausgangsklemme 29 abgreifbar· Der Verstärker 2 besitzt durch die Beschaltung mit einem Gegenkopplungswiderstand 6 zwischen seinem Ausgang 5 und seinem invertierenden Eingang 4 die konstante Verstärkung "1"» Auch in der Betriebsart "Expansion" werden die dem Zweigweg zugeführten Signale auf den stationären Wert 0 dB geregelt» Da aber im Gegensatz zu dem steuerbaren Widerstand 30 im Zweigweg der steuerbare WiderstandIf the switch 7 is opened for switching to the operating mode "expansion", then the switching elements arranged in the negative feedback mode for the compression mode 11 are now in the signal path The expanded signals can be tapped at an output terminal 29 The amplifier 2 has through the wiring with a negative feedback resistor 6 between its output 5 and its inverting input 4, the constant gain "1" »Even in the" expansion "mode, the signals supplied to the branch path to the stationary value 0 dB are regulated» But there in contrast to the controllable resistor 30th in the branch the controllable resistance
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im Signalweg in Serie bezüglich der Nutzsignale liegt, erfolgt bei gleichartiger Ansteuerung der Steuerbaren Widerstände 30, 10 im Signalv/eg eine Expansion·is in the signal path in series with respect to the useful signals, takes place with the same type of control of the controllable resistors 30, 10 in Signalv / eg an expansion ·
Das Dämpfungsglied 8 dient zur Pegelanpassung der Ausgangssignale des Verstärkers 2 an den Aussteuerbereich der steuerbaren Widerstände 10 und 30, Ausgangs3eitig wird diese Pegelabsenkung durch die Verstärkung der Verstärker 16 und 21 wieder aufgehoben· Der Hochpaß 9 sowie der Hochpaß 35 haben die Aufgabe, für hohe Frequenzen eine Höhenabsenkung zu bewirken, um bei der Magnetbandaufzeichnung Bandüber3teuerungceffekte zu vennei-don. Der Verstärker 21 hat durch seine äußere Besclialtung Tiefpaßcharakter· In der Betriebsart "Kompression" liegt dieser Tiefpaß im Gegenkopplungsweg des Verstärkers 2, so daß die Genamtßchaltung als Ilochpaß arbeitet· Durch die Umordnung der Tiefpaßschaltung bei der Kompression und bei der Expansion wird bei "Kompression" eine Pre-Emphasis und bei Expansion eine De-Emphasis vorgenommen· Diese Maßnahme ist vergleichbar mit der Bandgrenzenverschiebung nach dem Sliding-Band-Verfahren· Bei der beschriebenen Schaltung liegen die Grenzfrequenzen aber fest.The attenuator 8 is used for level matching of the output signals of the amplifier 2 to the control range of the controllable resistors 10 and 30, Ausgangs3eitig this level reduction is canceled by the gain of the amplifier 16 and 21 · The high-pass filter 9 and the high-pass filter 35 have the task for high frequencies to cause a drop in altitude to avoid tape overdrive effects in magnetic tape recording. The amplifier 21 has low-pass character by its external Besclialtung · In the "compression" mode this low pass is in the negative feedback path of the amplifier 2, so that the Genamtßchaltung works as Ilochpaß · By rearranging the Tiefpaßschaltung in compression and expansion is in "compression" a pre-emphasis and a de-emphasis made on expansion · This measure is comparable to the band limit shift after the sliding-band method · In the circuit described, the cut-off frequencies are fixed.
Zur Umschaltung der Anordnung auf eine andere Kompanderkennlinie werden die gekoppelten Schalter 13, 14 und 28 in die nichteingezeichnete Stellung gebracht, d· h· Schalter 13 und 28 geschlossen und Schalter 14 geöffnet· Dabei besteht die wichtigste Uaßnahme darin, durch Hinzuführen eines kondensators 15 in Serie zu dem Stellglied 10 einen steuerbaren Hochpaß zu schaffen· Die Hochpaßfunktion wird zu tiefen Frequenzen hin durch einen Parallelwiderstand 12 parallel zu dem Stellwidei-3tand 10 und dem Kondensator 15 begrenzt· Die Parallelschaltung eines Kondensators 27To switch the arrangement to another Kompanderkennlinie the coupled switches 13, 14 and 28 are brought into the nichteingezeichnet position, the switches 13 and 28 are closed and switch 14 is opened. Here, the most important measure is by adding a capacitor 15 in Series to the actuator 10 to provide a controllable high-pass · The high-pass function is limited to low frequencies through a parallel resistor 12 in parallel to the Stellwidei-3tand 10 and the capacitor 15 · The parallel connection of a capacitor 27th
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zu dem bereits vorhandenen Kondensator 26 stellt eine zusätzliche Maßnahme dar, die zu einer optimalen Anpassung an die Sliding-Band-Parameter beiträgt· Die Grenzfrequenzen der Tiefpaßschaltung 20·.,28 und der Hochpaßschaltung 10·.,15 liegen in derselben Grüßenordnung· Die Wirkungen der beiden Schaltungen sind somit entgegengesetzt gerichtet. Durch Variieren des Stellgliedes 10 v/ird eine Verschiebung der Grenzfrequenz des Hochpas3es sowie eine Änderung der Verstärkung im oberen Frequenzbereich bewirkt. Im Gegensatz zum SljLding-Band-Verfahren wird hier nur eine Grenzfrequenz verändert· Ii з ergeben sich daher in bestimmten Spektralbereichen der Signale Amplitudenverschiebungen. Diese Frequenzgangsfehler sind aber selbst im direkten A-B-Vergleich mit einer exakt arbeitenden Sliding-Band-Schaltung praktisch nicht nachweisbar· Auch eine meßtechnische Überprüfung zeigt, daß Toleranzen erreichbar sind, die innerhalb eines + 3 dB-Peldes liegen.to the already existing capacitor 26 represents an additional measure that contributes to an optimal adaptation to the sliding band parameters · The cut-off frequencies of the low-pass circuit 20 ·., 28 and the high-pass circuit 10 ·., 15 are of the same order of magnitude · The effects the two circuits are thus directed opposite. By varying the actuator 10 v / ird a shift in the cutoff frequency of the Hochpas3es and a change in the gain in the upper frequency range causes. In contrast to the SljLding band method, only one limit frequency is changed here. Therefore, in certain spectral ranges of the signals, amplitude shifts result. However, these frequency response errors are virtually undetectable, even in the direct A-B comparison with a precisely operating sliding-band circuit. A metrological examination also shows that tolerances can be achieved which lie within a +3 dB field.
Bemerkenswert ist, daß für die Steuerung des Stellgliedes 10 derselbe Steuerspannungserzeuger benutzt v/ird wie in der Betriebsart "Breitband"· Dies beruht auf der Erkenntnis, daß der Zweigweg mit seinem Stellglied und dem Steuerspannungoerzeuger als gegengekoppelter Gleichrichter arbeitet und damit als eine Schaltung wirkt, die unabhängig von der Art der Signale ein reproduzierbares LIaß für die Y/echselspannung darstellt·It is noteworthy that the same control voltage generator is used for the control of the actuator 10 as in the "broadband" mode. This is based on the recognition that the branch path with its actuator and the control voltage generator operates as a negative feedback rectifier and therefore functions as a circuit. which, independently of the type of signals, represents a reproducible voltage for the AC voltage ·
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